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住友金属成功进行超高强度管道高速裂纹扩展阻止实验 |
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| http://cn.newmaker.com
4/24/2008 10:09:00 AM
日经BP社
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近日，住友金属工业在意大利的撒丁岛（ Sardegna）实施了实际尺寸的“X100超高强度大直径焊接钢管”高速裂纹扩展停止实验。这种大直径焊接钢管具有平均每平方英寸100klb以上的屈服强度，该公司将其作为新一代天然气高压输送管道。该公司表示，此次实验“证实了当这种大直径焊接钢管用于20MPa以上的超高压天然气管道时，即便因某种原因产生裂纹，能够阻止裂纹的扩展”。
天然气管道如果在高压状态下产生裂纹，裂纹会沿管道纵向高速扩展。当裂纹长距离扩展、大量天然气泄漏时，有可能发生重大事故，因此，需要开发出在安全性及可靠性两方面具有防止裂纹高速扩展性能的钢管。
要想防止裂纹扩展，钢管的韧性是关键。在以前的实验中，首先将多条钢管按照韧性由低到高的顺序连接在一起，使裂纹从韧性较低的钢管开始扩展。然后，将裂纹停止扩展的钢管的韧性值作为“裂纹停止所需的韧性值”。然而，采用这种方法时，在X100级超高强度钢管所需的20MPa以上高压下，会出现裂纹扩展停止的结果，无法求出所需的韧性值。
在此次该公司实施的实验中，独自开发出了可准确预测在上述20MPa以上高压下裂纹扩展情况的仿真模型，将具有一定韧性值的钢管排列在一起，成功地求出了裂纹停止距离。试验管道全长约为300m，外径为914mm（36英寸），板厚为19.05mm，气体温度为10℃，气体压力为22MPa。裂纹停止的位置，是距裂纹产生处左右各约8～10m的前方。这一结果与“由仿真模型得到的预测值高度一致”（图）。
图：此次实验的裂纹扩展停止结果（红色圆圈）及仿真模型预测值（黑线）
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